有限元法对电力电缆载流量影响因素的分析

地下电缆的载流量是决定电缆输送能力的一个重要参数,提高地下电缆的输送能力,对电缆的载流量和温度场进行准确分析具有重要意义。为此,利用有限元法对影响电力电缆载流量的空气温度、土壤温度、土壤热阻系数、电缆布置间距等因素进行分析,计算电力电缆的载流量并分析其与各项参数变化的关系,为工程在线分析提供参考依据。     

隧道敷设条件下超高压电力电缆热-流场耦合分析

电缆载流量是电力电缆运行中的重要参数。为给敷设于隧道中的超高压电缆运行提供参考,文中根据实际电缆隧道结构和内部电缆排布方式,运用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立电缆隧道三维几何模型,进行温度场和流体场的耦合仿真计算。采用有限元法,对不同运行方式和环境条件下的温度场和流体场分布规律进行分析,计算隧道敷设超高压电力电缆载流量。研究表明：最高温度出现在电缆导体处,温度沿着电缆径向逐渐降低,出口截面处的温度和风速相对入口截面处有所增大;随着电流负载增加,电缆发热对周围环境温度的影响也随之增加;双回路和4回路敷设时电缆稳态载流量高于8回路敷设时电缆稳态载流量;电缆表面温度随着通风速率的增加而逐渐减小。     

电力电缆载流量计算视窗化

相对于电压而言电缆载流量是电缆运行中重要的动态参数。在正常情况下它决定着电缆使用寿命。我国电缆载流量计算的行业标准 JB/T10 181- 2 0 0 0等同于 IEC6 0 2 87标准。电缆载流量计算软件化是发展的必然趋势。它将以现场为条件的动态视窗参数取代静态的载流量表 ,从而在使用方面更接近现场环境条件并从繁琐的数字计算解放出来。采用 VB编程是电力电缆载流量计算视窗化最理想的计算手段之一。我们将以XL PE电缆为契机向电力电缆载流量计算视窗化进军。     

基于有限元算法的电缆动态流量计算方法研究

电缆载流量是电缆运行中受环境条件和负荷影响的重要动态运行参数,是输电线路运行经济性和安全性的重要保障。然而,电力电缆因其自身结构特点和运行工况的复杂性,造成了计算电缆载流量的困难。采用高效精确的有限元法来计算电缆载流量,将电缆和敷设环境的截面进行单元划分,将电缆载流量计算转化为对单元顶点温度求极值的问题。采用有限元算法来计算电缆载流量,在保证计算速度满足工程应用要求的同时,提高了计算精度。     

电力电缆温度场与载流量计算软件设计

针对电力电缆温度场的仿真问题和载流量的计算问题,基于有限元方法和等效热阻法开发了电力电缆温度场与载流量计算软件。软件采用面向对象的Visual C#语言以及Microsoft Visual Studio平台上的Windows Presentation Foundation技术,具有高度模块化的视图层、控制层和模型层三层软件架构。该软件实现了电缆载流量的解析计算与数值计算、电缆温度场的数值分析及其数据可视化等功能,并使用电缆厂的技术数据对软件的计算准确性进行了测试。与其他商业软件相比,该软件在电缆参数计算领域更具专业性,而且节省了建立电缆有限元模型的时间。     

交联电缆集群敷设载流量的数值计算

在人口稠密的大城市,电力通常通过直埋电力电缆集群来传输。电缆载流量是电缆设计和运行中的一个重要参数。IEC 60287标准给出了单一媒质即均匀土壤中电缆群稳态载流量的计算方法,并给出了有回填土的非单一媒质中电缆群的载流量修正计算方法。为给电缆工程的设计与运行提供科学依据,采用基于场路结合的有限差分法,提出了非单一媒质中电缆群的载流量数值计算方法,深入研究了不均匀土壤中的电缆载流量及其影响因素。计算结果表明,IEC外部热阻修正计算方法的计算精度与回填土热阻系数有关。回填土热阻系数较大时,IEC计算载流量显著偏低。     

电缆线路的电缆群载流量优化数值计算模型研究

电力电缆载流量的计算对电缆线路的设计、敷设以及运行都具有重意义。因而以排管敷设电缆群为研究对象,借助优化设计算法理论,建立了排管敷设电缆群载流量优化数值计算模型;把电缆群的总载流量达到最大作为目标,把电缆群中所有电缆线芯温度不超过规定温度限值作为约束条件,对电缆群中所有电缆的载流量进行优化计算。通过ANSYS仿真优化计算的结果可知,与迭代法相比,利用优化算法计算电缆群载流量可以将电缆群的总载流能力提高约6%。本算法的结果显示,通过设计电缆群电流分布的最优化通流方案,能最大限度地提高电缆群的总载流能力。     

基于有限元仿真的土壤直埋电缆中间接头稳态载流量计算

在运行过程中,电力电缆中间接头的温度通常会比电缆本体高,基于电缆本体温升不超过90℃而计算得到的稳态载流量会造成中间接头的损坏。对于土壤直埋直流电缆接头,利用有限元仿真软件构建三维模型对温度和载流量计算准确度较高,同时为简化计算过程,利用二维轴对称模块建立了接头的平面结构,并旋转形成中间接头的三维模型。对土壤中电缆接头和本体的温度和稳态载流量进行仿真计算,由本体确定的载流量会使接头导体温度高于最大长期允许温度值,不利于电缆长期稳定运行。水分迁移使接头周围土壤热阻增大,采用回填沙土可在一定程度上提高中间接头的稳态载流量。     

变电站电缆通道多参量采集和预警技术研究

针对变电站电缆通道数量的不断增加,电缆分布众多,某条线路的故障会带来极大的安全隐患。文中提出一种变电站电缆通道多参量采集和预警系统的设计方案,重点研究电力电缆的温度场和载流量。通过有限元分析软件,建立了10 kV单芯电缆四回路标准敷设电缆沟的几何模型,并采用割线法计算稳态载流量。通过实验分析了不同工况下的温度场和载流量。结果表明,对于在线电缆温度监测,只需要对温度最高的电缆进行监测,电缆铺设密度过高会导致电缆的载流量下降。该研究为中国变电站电缆通道多参量采集和预警技术的发展提供一定的参考和借鉴。     

隧道敷设电力电缆载流量和机械通风量对应关系研究

隧道敷设电力电缆载流量在机械通风作用下得到显著提升,但载流量提升引起电缆发热量增加又对机械通风量提出更高需求,二者相互影响最终达到动态平衡。相关规范给出的载流量和通风量计算方法较繁琐,不易找出二者对应关系。为此选取典型规模隧道敷设方案,通过载流量和通风量计算结果绘制曲线并采用SPSS分析软件进行数据拟合,得出简化后的等效数学模型。通过研究找到了隧道内电缆载流量和机械通风量对应关系,提升了设计效率,为优化电缆布置和机械通风配置方案提供了依据。     

计及海底电缆热特性的可接纳海上风电装机容量评估方法

海上风电功率波动性较强,其外送海底电缆载流与温度变化的不同步性(热惯性)显著,短时载流潜力有待挖掘。对此,提出了计及电缆热特性的可接纳海上风电装机容量评估方法,在充分考虑电缆短时载流能力的情况下评估其可接纳的风电装机容量。基于海上风电功率及其变化速度的概率分布规律,提出风电功率时间序列模拟方法,而后结合交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆热平衡模型及寿命损失模型,以最大化海上风电装机容量为目标,以电缆设计使用期限内允许寿命损失为约束,建立海上风电装机容量决策模型,并提出启发式求解方法。仿真结果表明,该方法可显著提高海底电缆可接纳的风电装机容量,有助于提高海底电缆利用率以及海上风电外送工程的投资收益。     

XLPE电缆排管敷设时稳定载流量的理论计算

介绍了排管敷设方式的交联电缆载流量的理论计算,包括单根电缆,等负载等截面多根电缆,负载不等、线芯截面不同的电缆,部分电缆等截面、等负载,部分电缆不等负载、不同截面的4种情况下埋地排管敷设方式的电缆载流量计算公式,并与无锡供电公司排管敷设载流量试验结果相比较,理论计算值与试验值误差不超过7%,符合工程需要。     

换流站导体载流量计算方法比较与研究

导体载流量计算是直流换流站设计的重要组成部分,目前国内尚无规程规范规定直流换流站导体载流量的计算方法。鉴于直流换流站导体承受的电流应力较为复杂,根据载流量计算的基本原理给出了换流站中不同载流工况下导体载流量计算的基本原则,确定了适用于换流站导体载流量计算的修正的热平衡方程。在载流量计算方法方面,综合分析比较了《电气一次设计手册》、DL/T 5222—2005、IEEE 738-2012、IEEE 605-2008、IEC 61597-1995等5个规程规范给出的交流导体载流量计算方法及其计算结果,重点对比了不同的对流散热功率计算方法。建议采用修正的《电气一次设计手册》计算方法计算换流站户外导体载流量;可根据不同导体外径分别采用IEEE 738-2012推荐方法和DL/T 5222—2005实际采用的方法计算换流站户内导体载流量。     

Method for calculating temperature rise in cables in bridge ducts

To permit calculation of the power transmission capacity of cables carried in bridge ducts, methods for calculating the thermal resistance and capacity of a bridge and changes in the transient temperature of cables in bridge ducts are proposed. The validity of these methods is confirmed by tests on bridges. It is also found that the heat trapped in the duct can be estimated by a convection computation taking radiation into due consideration     

光纤复合相线的电气性能研究与试验方法探讨

OPPC光缆是光缆和导线的复合体,在电力网络中起到通信和电能传输的双重功能,在110 kV及以下电压等级的输配电网络中有着广阔的应用前景。文章设计并实施了OPPC光缆电气性能试验（包括耐压性能试验和载流性能试验）,检测了试验过程中OPPC光缆的光纤传输损耗及光缆表面温度的变化趋势,对OPPC光缆的电气性能及部分光缆表面温升过高的应对措施进行了研究和分析,为OPPC的实际应用和入网检测试验方法提供了有意义的参考。     

工作温度和绝缘温差约束下的高压直流电缆接头载流量计算

中间接头是高压电缆线路运行中故障多发的薄弱环节,电缆系统的载流量会因中间接头的结构特点而受到限制。直流下电缆载流量的约束条件与交流不同,不能直接依据交流电缆中间接头载流量的计算方法。为此,文中以直流电缆中间接头的温度场计算等理论研究为基础,提出以接头导体最高允许工作温度和绝缘层内外表面最大允许温差为两个约束条件,确定高压直流电缆中间接头载流量的方法。通过案例分析,将文中方法与IEC 60287标准计算的载流量进行了对比,并就环境温度对载流量的影响进行了分析。结果表明,中间接头的确是电缆系统载流量计算限制条件之一。两个约束条件下的载流量与环境温度的关系曲线将相交于一点,当环境温度小于该点对应温度值时,接头载流量的决定性约束条件为绝缘层内外表面最大允许温差;当环境温度大于该点对应温度值时,接头载流量的决定性约束条件为接头导体最大允许温度。研究结果可为直流电缆系统运行与载流量设计提供参考。     

电力电缆电容锥式终端电场的有限元分析

本文论述了高压电缆电容锥式终端具有强制电场沿轴向均匀分布的特点。在电缆附件结构优化设计中 ,用有限元方法计算了 110 k V、36层悬浮电极的电容锥式电缆终端的电场分布 ,并与增绕式电缆终端比较 ,最大轴向场强下降了 2 4 .8% ,电场轴向分布得到很大的改善。文中还介绍了计算采用的瞬态非线性软件包具有可视化交互式的前后处理功能。     

Mathematical simulation and control of the capacity of cable lines in an underground channel

A mathematical model of complex heat transfer in a cable channel under the conditions of natural convection is developed. The model is implemented in the ANSYS software package using the finite element method. Convective heat transfer and the effect of climatic conditions on the temperature field in the cable channel and a land tract are studied. The optimal transmitted power is estimated, and possible ways to control the capacity of cables are demonstrated.     

以GPS为基础的电力系统实时网损计算研究

要利用实时数据进行网损计算,需要解决实时采集数据不全的问题、数据中的 异地采集的数据同时 问题,舍此不能完成网损的实时计算。本文则旨在阐述解决上述问题的途径。通过接口程序,电网运行参数直接由历史数据库中读取,并利用快速ＰＱ分解状态估计法对这些原始数据进行加工,继而计算出准确的电网损耗,并说明了如何利用全球卫星定位系统（ＧＰＳ）保证数据的同时性。文中对实现实时网损计算的《安徽省２２０ＫＶ主网网损在线